優(yōu)化西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)的思考

宋緒松，韓建芬

(1. 山鋼集團(tuán)塞拉利昂礦業(yè)有限公司 鐵路港口部，塞拉利昂 弗里敦；2. 山東鋼鐵股份有限公司 運行協(xié)調(diào)中心，山東濟(jì)南 250101)

優(yōu)化西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)的思考

宋緒松1，韓建芬2

(1. 山鋼集團(tuán)塞拉利昂礦業(yè)有限公司 鐵路港口部，塞拉利昂 弗里敦；2. 山東鋼鐵股份有限公司 運行協(xié)調(diào)中心，山東濟(jì)南 250101)

分別從設(shè)施設(shè)備、運輸組織 2 個方面闡述西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，分析西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)目前存在的主要問題，提出優(yōu)化礦山至佩佩爾港口間鐵路運輸設(shè)施設(shè)備、多措并舉防控列車通過長大坡道、優(yōu)化卸車作業(yè)環(huán)節(jié)、增加計算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng) 4 個方面的措施，為進(jìn)一步提高西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)的可靠性、適應(yīng)性，滿足鐵礦運輸需求提供有益參考。

礦山鐵路；設(shè)施設(shè)備；運輸組織；調(diào)度

地處西非一處大型礦山擁有 100 多億 t 鐵礦石儲量，鐵礦石開采加工為成品后，在礦山裝車并且通過米軌鐵路運輸?shù)脚迮鍫柛劭?，然后裝船外發(fā)至日照、董家口、曹妃甸等中國港口。鐵路運輸是礦山成品鐵礦外運物流環(huán)節(jié)的中心紐帶，是決定礦山能否順利生產(chǎn)的關(guān)鍵物流保障環(huán)節(jié)。針對以往存在的設(shè)備復(fù)雜、運輸距離長、作業(yè)環(huán)節(jié)多、當(dāng)?shù)毓I(yè)基礎(chǔ)薄弱等問題，以安全可靠、簡單實用為原則構(gòu)建西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)，提高鐵路運輸能力，滿足成品鐵礦的運輸需求。

1 西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)主要以可靠性、適用性為原則，采用“單線+會讓站”模式既可以節(jié)省投資費用，又保證了列車雙向運行，有效提高礦山的鐵路運輸能力[1]。佩佩爾港口編組站和礦山裝車場共設(shè)有 3 條環(huán)線，列車在完成卸車、裝車作業(yè)后可以直接進(jìn)入環(huán)線，進(jìn)行下一步作業(yè)。

1.1 設(shè)施設(shè)備

1.1.1 鐵路線路

西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)的鐵路線路按照 25 t軸重標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，主線長 195 km，軌距為 1 067 mm。軌道使用 60 kg/m 的鋼軌和混凝土軌枕，鋼軌通過彈條扣件固定。軌道道岔安裝電動轉(zhuǎn)撤機(jī)，但尚未配備微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，只能通過手搖轉(zhuǎn)撤機(jī)的方式搬動道岔。線路主要分為 3 個區(qū)段，0～70 km 線路區(qū)段在既有線路基礎(chǔ)上升級改造，該區(qū)段線路軌道曲線較多，而且曲線半徑較?。?0～195 km 線路區(qū)段是新修建的線路，其中 180～195 km 區(qū)段屬于礦山區(qū)

域鐵路線路。礦山至佩佩爾港口鐵路全線共設(shè)有 8 個車站，其中 7 個車站各設(shè)有 1 條通行側(cè)線和 1 條停車線，用于會讓列車，1 個車站用于存放車輛。佩佩爾港口建有鐵路編組站和機(jī)車、車輛檢修車間，其中，2 條封閉的卸車環(huán)線配合卸車機(jī)作業(yè)，確保 2 臺卸車機(jī)同時進(jìn)行作業(yè)；礦山建有 1 條裝車線和封閉環(huán)線。佩佩爾港口至礦山的線路總圖布局如圖 1 所示。在圖 1中，CN1～CN8 表示佩佩爾港口至礦山鐵路全線1～8 號車站。

圖1 佩佩爾港口至礦山鐵路總圖

1.1.2 牽引機(jī)車

西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)中的牽引機(jī)車為 6 軸電傳內(nèi)燃機(jī)車，由司機(jī)室、電器間、發(fā)電機(jī)間、柴油機(jī)間、冷卻制動間 5 部分組成。機(jī)車配備 1 臺二沖程增壓柴油機(jī)，其標(biāo)稱功率為 2 237 kw，最高轉(zhuǎn)速為 904 rpm。機(jī)車的主要技術(shù)規(guī)格為：機(jī)車型號RL30SCC，柴油機(jī)型號 16－645 E3B，機(jī)車外形尺寸 20 800 mm×2 850 mm×3 900 mm (長×寬×高)，軸式 Co-Co，軌距 1 067 mm，輪徑 914 mm，軸重 20 t，最高速度 90 km/h，持續(xù)速度 20 km/h，起動牽引力 400 kN，持續(xù)牽引力 310 kN[2]。

1.1.3 礦粉漏斗車

礦粉漏斗車是礦山采用的鐵礦石專用運輸車輛，能夠?qū)崿F(xiàn)不停車卸料，主要由車體、轉(zhuǎn)向架、底門及開閉機(jī)構(gòu)、氣路控制系統(tǒng)、鉤緩裝置、空氣制動系統(tǒng)等組成。其中，底門及開閉機(jī)構(gòu)具備自鎖功能，能夠保證在礦粉漏斗車裝有礦粉情況下不會自動打開，并且加裝有安全鎖鉤裝置，規(guī)避因意外開門導(dǎo)致的行車安全事故隱患；礦粉漏斗車列車管風(fēng)壓為 500 kPa，空氣制動系統(tǒng)與底門開閉機(jī)構(gòu)用風(fēng)壓力不同，但底門開閉機(jī)構(gòu)風(fēng)缸用風(fēng)的壓力可以與機(jī)車主風(fēng)缸風(fēng)壓相等，最高可達(dá) 900 kPa，以確保底門開閉機(jī)構(gòu)風(fēng)缸有足夠的動力進(jìn)行開關(guān)底門操作。礦粉漏斗車基本技術(shù)參數(shù)為：軌距 1 067 mm，載重 78 t，自重 21.9 t，容積 44.5 m3，軸重 25 t，運營速度 80 km/h，車輪直徑840 mm，車鉤中心到軌面高度 (空車) 880±10 mm，車輛外形尺寸 12 350 mm×3 175 mm×4 327 mm (長×寬×高)[3]。

1.2 運輸組織

1.2.1 列車會讓作業(yè)

列車司機(jī)在收到調(diào)度員下達(dá)的會讓計劃后，在會讓站道岔前開始降速，檢查確認(rèn)道岔正確后按照調(diào)度員下達(dá)的計劃線路進(jìn)入會讓站。在這期間的到達(dá)、出發(fā)會讓站的道岔搬動作業(yè)由進(jìn)行會讓作業(yè)的 2 列列車司機(jī)負(fù)責(zé)，同時在會車作業(yè)過程中，2 列列車司機(jī)應(yīng)互相檢查對方車輛的技術(shù)狀態(tài)，并且相互通知對方其尾車車號以便確認(rèn)列車的完整性[4]。

1.2.2 港口作業(yè)

列車在佩佩爾港口的作業(yè)內(nèi)容主要包括卸車、車輛點檢維修、機(jī)車更換、列車制動試驗等，作業(yè)循環(huán)時間較長。一般情況下，正常車輛在卸車過程中完成車輛點檢作業(yè)，故障車在環(huán)線上完成檢修作業(yè)。列車每完成1次循環(huán)都需要更換機(jī)車組，在礦粉漏斗車進(jìn)行檢修時，機(jī)車組離開礦粉漏斗車進(jìn)入檢修車間，同時另一組待用機(jī)車組直接與礦粉車連掛，在確保列車空氣制動試驗合格后出發(fā)。

1.2.3 運輸能力

經(jīng)過多次調(diào)整優(yōu)化，列車運行最終采用“4 臺機(jī)車牽引 112 輛礦粉漏斗車”的模式。重聯(lián)后的 4 臺機(jī)車在前端牽引列車運行，每列車平均裝載 8 500 t 礦粉。礦山至佩佩爾港口間鐵路線路設(shè)有 7 個會讓站，

理論上在該條線路上可以實現(xiàn)至少 8 列車同時運行，由于每列車單程基本運行時間為 6 h，在佩佩爾港口至礦山間主線上的循環(huán)時間為 12 h，理論上可以實現(xiàn) 24 h 完成 16 列車的運行。但是，實際中由于存在裝卸車、車輛檢查、機(jī)車更換、列車制動試驗等作業(yè)內(nèi)容，每列車在佩佩爾港口至礦山間主線上的循環(huán)時間約為 24 h。在此條件下，礦山鐵礦石的鐵路年運量仍然超過 2 000 萬 t。

1.2.4 調(diào)度指揮

西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)以單一指揮和列車單線雙向同時運行為運輸組織原則。位于佩佩爾港口的調(diào)度員負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮，調(diào)度員主要通過對講機(jī)完成作業(yè)計劃的下達(dá)和調(diào)整，并且通過列車司機(jī)的反饋信息實時掌握各列車的運行狀態(tài)，從而合理編排和優(yōu)化列車會讓時間、地點，減少列車等待時間。調(diào)度員下達(dá)的列車命令通過雙向通信確認(rèn)，列車司機(jī)收到命令后進(jìn)行書面記錄，并向調(diào)度員復(fù)誦信息，列車司機(jī)的書面記錄就是占有區(qū)間的命令。當(dāng)列車依據(jù)調(diào)度命令在區(qū)間運行時，調(diào)度員必須確保其前后 2 個相鄰會讓站間的區(qū)間內(nèi)只有 1 列車在運行。一旦調(diào)度員準(zhǔn)許 1 列車進(jìn)入某區(qū)間，在該列車出清該區(qū)間前，其他列車均不得進(jìn)入該區(qū)間[5]。

2 西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)目前存在的主要問題

（1）鐵路線路曲線較多而且曲線半徑較小。由于從礦山至佩佩爾港口間鐵路線路的 0～70 km 線路區(qū)段是既有線升級改造區(qū)段，僅在既有線基礎(chǔ)上進(jìn)行軌道升級，并沒有對路基進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，存在曲線較多且曲線半徑較小等問題，導(dǎo)致鋼軌內(nèi)側(cè)面和輪對、輪緣的非正常磨耗比較嚴(yán)重，造成檢修工作量增加，鋼軌和輪對的使用壽命縮短。

（2）礦山區(qū)域鐵路線路長大坡道較多。在礦山區(qū)域約有 12 km 的鐵路線路坡度在15‰左右，而且礦山區(qū)域的鐵路線路主要順著山坡走向建造，存在多處填方和挖方，導(dǎo)致列車在運行中存在空車上坡、重車下坡等問題，增大重車下坡車速控制難度，列車運行風(fēng)險較高。

（3）礦粉卸車環(huán)節(jié)等待時間較長。2014 年全年、3 月、4 月、6 月西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表 1 所示，從表 1 可以看出， 2014 年3 月、4 月、6 月礦山的鐵礦石運量均超過 170 萬 t。

2014 年空車在礦山裝車前平均等待時間為 56 min，重車在佩佩爾港口卸車前平均等待時間為 129 min，占列車在礦山至佩佩爾港口間循環(huán)總時間的 9%，空車從佩佩爾港口等待出發(fā)的平均時間為 34 min，列車在礦山至佩佩爾港口間總的等待時間為 219 min，占列車總循環(huán)時間的 15%。此外，有 78.4% 的列車等待卸車機(jī)時間超過 15 min，同時存在卸車機(jī)等待重車的情況，主要原因是各列車卸車作業(yè)時間相差較大，重車不均衡到達(dá)佩佩爾港口。

表1 2014年全年、3月份、4月份、6月份西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)

（4）調(diào)度系統(tǒng)尚未實現(xiàn)智能化。西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)主要采用調(diào)度員統(tǒng)一指揮模式，由調(diào)度員通過對講機(jī)完成行車作業(yè)計劃的下達(dá)和調(diào)整，調(diào)度作業(yè)過于依賴人工作業(yè)，尚未實現(xiàn)智能化調(diào)度。調(diào)度員必須按照安全、高效的運行原則保證所有列車在線路上持續(xù)流動，受各列車錯綜復(fù)雜的信息反饋影響，調(diào)度員工作勞動強(qiáng)度較大。隨著運行列車數(shù)量的增加，容易增加列車運行安全隱患、降低列車運行效率。

3 西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)優(yōu)化措施

（1）優(yōu)化礦山至佩佩爾港口間鐵路運輸設(shè)施設(shè)備。針對礦山至佩佩爾港口間部分區(qū)段連續(xù)曲線較多、曲線半徑較小的鐵路線路區(qū)段，建議進(jìn)行曲線半徑加大調(diào)整，同時在曲線外軌上加裝自動潤滑器，輪對在壓上潤滑器后，潤滑脂會自動適量溢出，潤滑輪軌接觸面，降低鋼軌內(nèi)側(cè)面和輪對、輪緣的非正常磨耗[6]。對于礦粉漏斗車運行中通過點檢發(fā)現(xiàn)的輪緣磨耗嚴(yán)重的輪對，應(yīng)及時進(jìn)行更換。此外，根據(jù)礦山至佩佩爾港口間鐵路線路情況對列車運行進(jìn)行限速，其中，0～70 km 鐵路區(qū)段線路限速 35 km/h，礦山區(qū)域由于鐵路線路存在長大坡道，限速 30 km/h，中間新建鐵路限速 60 km/h。

（2）多措并舉防控列車通過長大坡道。礦山區(qū)域的鐵路線路坡度大、坡道長、曲線多。為確保重車安全下坡，建議從設(shè)備性能和運行規(guī)則方面嚴(yán)加控制[7]。①在機(jī)車自閥制動采用最小減壓位時，應(yīng)保證整個列車的制動保壓時間不少于 2 h。②加裝列車車尾監(jiān)測裝置，確保司機(jī)室能夠?qū)崟r觀察列車尾車的列車管壓力，以便監(jiān)測到尾車的制動狀態(tài)。③2 列車進(jìn)行會車作業(yè)時，司機(jī)應(yīng)互相通知對方其尾車車號，確保長大列車運行的完整性。④重車在礦山區(qū)域長大坡道下行時，機(jī)車使用“電阻制動+空氣制動”的方式控制列車運行速度在安全限速內(nèi)，當(dāng)列車超速時，應(yīng)馬上制動停車，并且立即在列車兩端實施足量車輛手閘制動，操縱機(jī)車自閥緩解，待整個列車充風(fēng)完畢后，在保證尾端部分礦粉漏斗車手閘制動的前提下，列車運行到安全區(qū)域，然后停車緩解手閘，恢復(fù)正常運行。

（3）優(yōu)化卸車作業(yè)環(huán)節(jié)。受礦粉品種的不同和礦粉水分含量差異的影響，各列車的卸車時間相差較大。因此，應(yīng)合理使用佩佩爾港口的 2 輛卸車機(jī)，減少到達(dá)港口的重車等待卸車時間。由于佩佩爾港口的 2 號卸車機(jī)卸車能力較高，1 次可以卸 2 輛車，1 號卸車機(jī)卸車能力較低，1 次只能卸 1 輛車，因而卸車作業(yè)應(yīng)主要以 2 號卸車機(jī)為主，1 號卸車機(jī)為輔。當(dāng) 2 號卸車機(jī)正在進(jìn)行卸車作業(yè)時，可同時組織到達(dá)的重車進(jìn)入 1 號卸車機(jī)進(jìn)行卸料，使列車循環(huán)更加均衡，降低卸車機(jī)等待重車時間。

（4）增加計算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)。為解決西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)調(diào)度指揮過于依賴人工作業(yè)的問題，應(yīng)結(jié)合礦山鐵礦運輸系統(tǒng)實際情況設(shè)計研究適合的列車調(diào)度計算機(jī)輔助系統(tǒng)，增加關(guān)鍵作業(yè)區(qū)域的電子監(jiān)控，并且在機(jī)車上增設(shè)全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System，GPS)，實現(xiàn)調(diào)度室實時監(jiān)控定位列車運行位置。調(diào)度員不必再通過對講機(jī)詢問即可準(zhǔn)確掌握列車的實時運行狀態(tài)，減輕調(diào)度員的工作勞動強(qiáng)度。

4 結(jié)束語

西非大型礦山鐵礦運輸系統(tǒng)經(jīng)過 4 年多時間的運行，鐵路運輸組織方案不斷優(yōu)化，運輸能力不斷提升，有效滿足了當(dāng)?shù)氐V山鐵礦石的外運需求。下一步計劃在地面設(shè)置車輛軸溫檢測器，對重車駛下長大坡道后的軸溫進(jìn)行檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)安全隱患；在礦山至佩佩爾港口間的 7 號會讓站與礦山之間進(jìn)行施工增加復(fù)線，提高礦山區(qū)域的鐵路運輸能力[8]；同時在佩

佩爾港口編組站建立小型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，控制港口編組站的 30 組道岔，提高調(diào)車作業(yè)效率和安全性。

[1] 史俊玲.國外典型鐵路運輸企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的分析與啟示[J].鐵道運輸與經(jīng)濟(jì)，2016，38(6)：95-100.SHI Jun-ling.Analysis and Revelation of Development Strategy by Foreign Typical Railway Transport Enterprise[J].Railway Transport and Economy，2016，38(6)：95-100.

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（責(zé)任編輯 金艷萍）

Reflection on Optimizing Transportation System of Large-Scale Iron Ore in West Africa

SONG Xu-song1, HAN Jian-fen2
(1.Railway Port Department, Sierra Leone Mining Co., Ltd of Shangdong Iron & Steel Group Co., Ltd,Freetown,Sierra Leone, 2. Operation Coordination Center,Shangdong Iron & Steel Group Co., Ltd, Jinan 250101, Shandong,China)

This paper analyzes present situation of large-scale iron ore transportation system in West Africa from the perspectives of infrastructure ,facilities and transportation organization, and studies the main problem of current railway transportation system on this basis, and puts forward measures to further elevate the reliability and adaptability of railway transportation system ,including optimizing railway transportation facilities, controlling railway passing long and steep grade, optimizing loading and unloading operation, and adding computer assisted dispatch system in order to provide valuable

for transportation requirement of iron and ore.

Railway Mine; Infrastructure and Facilities; Transportation Organization; Dispatching

1004-2024(2016)10-0044-05

U294.1

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.10.09

2016-09-01

宋緒松(1969—)，男，山東萊陽人，碩士。韓建芬(1969—)，女，山東章丘人，大學(xué)本科。